[发明专利]用于检测图案化基板的缺陷的方法及系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及检测基板的局部缺陷的方法及系统，更具体地涉及检测透明或半透明的图案化或结构化基板上或其内的局部缺陷的光学方法及系统。 

背景技术

在透明或半透明基板领域，随着市场(例如，太阳能模块产业)对基板功能方面要求的进一步提高，图案化或结构化的基板越来越受到消费者的青睐，所述图案或结构诸如有金字塔形或其他形状。产品的缺陷检测是质量控制的重要工具。例如在玻璃制造过程中，会产生不同类型的缺陷，例如包括诸如划伤、脏迹、开口气泡等的表面缺陷以及诸如闭口气泡、结石(包括黑石、白石或其他颜色的结石)等的内部缺陷。此外，由于针对不同类型的缺陷要采取不同的质量控制标准，因而缺陷检测的任务除了要检测出缺陷，还要很好地对这些缺陷进行分类。 

对图案化或结构化基板进行缺陷检测的困难在于，图案化或结构化基板中的图案或结构对检测图像产生强烈干扰，使得无法准确识别缺陷。在非漫射光源照明下，照明光以有限范围的角度入射到基板中，入射的光强受到基板上的图案或结构的调制，使得在图像传感器处收集到的原始图像中出现明显的光强明、暗变化。图10A中示出了在非漫射光明场透射模式下，图像传感器收集到的原始图像。可见，图像中的图案影响强烈，使得难以识别缺陷，进而难以对缺陷进行分类和尺寸确定。例如，对于尺寸小于图案的缺陷，其整个图像可能被覆盖在图案之下，从而无法或相当难以检测出来；而对于处于两个图案之间的大的缺陷而言，其部分图像将会被图案所覆盖，因而即使检测出 了这种缺陷，也难以计算其实际尺寸。 

针对作为这种图案化或结构化基板的示例的压花玻璃的缺陷检测，2007年2月7日公开的中国专利申请CN1908638中描述了一种使用边缘照明模式(Edge Lighting，EL)进行检测的光学方法和装置，如图10B所示。其中利用柱透镜将线激光束扩展成面光束，面光束从被测玻璃的厚度侧面入射，在玻璃内部沿着与玻璃表面平行的方向传播，当光束入射到玻璃中的缺陷时被散射，散射光通过位于玻璃表面上方(或下方)的图像传感器接收，从而获得玻璃缺陷图像。这种边缘照明模式尽管消弱了玻璃中花纹对检测图像的影响，但是却无法检测出黑石等缺陷。另外这种边缘照明技术只能用来检测小型压花玻璃。这是因为难以获得长的高质量的柱透镜，由此激光束所能扩展的宽度有限；而且在透镜宽度方向上，光能锐减，因而当被测样本较宽时，照射到样品边缘甚至于中心处的光强非常弱，无法获得清晰的图像，缺陷检测的精度自然大大降低。 

因此，希望提供一种无论图案化基板的大小如何，都能以良好的分辨率检测其内或其表面上的各类局部缺陷的方法和系统。此外，还希望提供一种能够准确地对从图案化基板检测到的缺陷进行分类的方法和系统。 

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够精确地检测图案化或结构化的透明或半透明基板上及其内的局部缺陷的光学检测方法及系统。本发明的另一个目的在于提供一种能够对检测出的缺陷进行准确分类的光学检测方法及系统。 

在本发明的一种实施方式中，通过对图案化或结构化的基板进行近距离的漫射照明，从而对基板提供了均匀的几乎各个角度的光照射，从而有效地消弱了图案或结构对原始图像的影响，使得从背景中突出了缺陷，因而能够获得高质量的原始图像，用以容易地识别和分类局部缺陷。在本发明的另一种实施方式中，利用一些局部缺陷对照 明光偏振特性的改变，通过设置在图案化或结构化的基板与光源之间的起偏器和设置在该基板与成像元件之间的检偏器的配合，可以有效地检测出基板中的诸如结石(包括黑石、白石或其他颜色的结石)的应力性或诸如疖瘤的光学畸变型缺陷。 

在本发明的第一方面中，提供了一种用于检测透明或半透明的图案化或结构化基板的局部缺陷的系统，包括：至少一个成像元件，用于对所述基板进行扫描；第一光源，其靠近所述基板放置，用于向所述基板照射漫射光，该第一光源与所述至少一个成像元件构成关于所述基板的第一检测通道；以及传送装置，用于使得所述基板与所述至少一个成像元件和所述第一光源之间产生相对移动。